RU2730777C1 - Auxiliary power plant for diesel generators - Google Patents

Auxiliary power plant for diesel generators Download PDF

Info

Publication number
RU2730777C1
RU2730777C1 RU2020101583A RU2020101583A RU2730777C1 RU 2730777 C1 RU2730777 C1 RU 2730777C1 RU 2020101583 A RU2020101583 A RU 2020101583A RU 2020101583 A RU2020101583 A RU 2020101583A RU 2730777 C1 RU2730777 C1 RU 2730777C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
turbine
waste heat
sections
working fluid
section
Prior art date
Application number
RU2020101583A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Иванович Паршуков
Андрей Сергеевич Ощепков
Николай Николаевич Ефимов
Иван Максимович Кихтев
Вера Сергеевна Пащенко
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "Донские технологии"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "Донские технологии" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "Донские технологии"
Priority to RU2020101583A priority Critical patent/RU2730777C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2730777C1 publication Critical patent/RU2730777C1/en

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01KSTEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K23/00Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids
    • F01K23/02Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled
    • F01K23/06Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle
    • F01K23/065Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle the combustion taking place in an internal combustion piston engine, e.g. a diesel engine
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01KSTEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K23/00Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids
    • F01K23/12Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engines being mechanically coupled
    • F01K23/14Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engines being mechanically coupled including at least one combustion engine
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01KSTEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K25/00Plants or engines characterised by use of special working fluids, not otherwise provided for; Plants operating in closed cycles and not otherwise provided for
    • F01K25/08Plants or engines characterised by use of special working fluids, not otherwise provided for; Plants operating in closed cycles and not otherwise provided for using special vapours
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02GHOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02G5/00Profiting from waste heat of combustion engines, not otherwise provided for
    • F02G5/02Profiting from waste heat of exhaust gases
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Abstract

FIELD: power engineering; machine building.
SUBSTANCE: invention can be used in heat energy utilization systems based on the Organic Rankine Cycle. Auxiliary power plant for diesel-generators includes steam-turbine circuit containing sections, in each of which there is turbine located on one shaft (6) with electric generator (7). Shaft (6) is common for all turbines (5), (18), (29). Each turbine (5), (18), (19) is connected to the appropriate waste heat boiler (8), (19), (30). Steam turbine circuit is divided into three closed sections. Different working medium circulates in each closed section. Each closed section additionally contains condenser (9), (20), (31) located after turbine (5), (18), (29), condensation pump (10), (21), (32) and emergency cooling system working medium in vapor phase. Emergency cooling system consists of temperature sensors (11), (22), (33) located in front of turbine (5), (18), (29) and in sections of reclamation boilers (8), (19), (30), steam cooler (12), (23), (34), control valve (13), (24), (35) located upstream of turbine (5), (18), (29), control valve (14), (25), (36) located so as to ensure supply of working medium to cooler (12), (23), (34) of steam or to section of waste heat boiler (8), (19), (30), storage tank (15), (26), (37) of working medium in liquid phase, control valve (16), (27), (38) located after condenser (9), (20), (31), and pump (17), (28), (39) located after tank-accumulator of working medium in liquid phase. There is a system for supply and distribution of waste gases from diesel engine (1) to sections of recovery boiler (8), (19), (30), consisting of pipeline (40) for discharge of exhaust gases, smoke exhaust fan (41) and control valves (42), (43), (44). There is a water washing system which includes tank (48) for water solution of surfactants and control valves (49), (50), (51). There is a system for air blowing of external heating surfaces of sections of heat-recovery boiler (8), (19), (30), consisting of heat exchanger (59), air pump (60) located in front of electric generator (2) of diesel-generator and control valves (61), (62), (63), (64), (65), (66).
EFFECT: technical result consists in improvement of efficiency and reliability due to adjustment of heat transfer coefficient from exhaust gases of diesel engine to external surface of heat exchange and periodical cleaning of external surfaces of heating of recovery boiler from combustion products.
1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к энергетике, в частности к системам утилизации тепловой энергии на базе органического цикла Ренкина и может быть использовано для повышения коэффициента полезного действия двигателей внутреннего сгорания, работающих в переменном режиме, в том числе для судовых и тепловозных дизель-генераторных установок.The invention relates to power engineering, in particular to systems for utilization of thermal energy based on the organic Rankine cycle and can be used to increase the efficiency of internal combustion engines operating in variable mode, including for ship and diesel locomotive generators.

Известна энергосистема, основанная на органическом цикле Ренкина прямого нагрева (патент РФ №2502880), включающая одну или несколько органических турбин, соединенных с генератором, сепаратор для сепарирования двухфазного рабочего тела на жидкую и паровую фазу, парогенератор, который является, по сути, котлом-утилизатором, при этом парогенератор включает в себя подогреватель, бойлер и перегреватель, к которому примыкает трубопровод подачи пара из сепаратора, причем бойлер расположен первым по ходу движения газов, за ним находится перегреватель, последним по ходу движения газов расположен подогреватель, трубопровод подачи перегретого рабочего тела в паровой фазе на турбину, трубопровод подачи рабочего тела в паровой фазе из сепаратора в перегреватель, клапан понижения температуры перегрева, который является средством для ограничения повышения температуры перегретого рабочего тела в паровой фазе, через который подается рабочее тело в жидкой фазе к трубопроводу подачи рабочего тела в паровой фазе из сепаратора в перегреватель, насос для подачи рабочего тела в жидкой фазе к питательному клапану бойлера и к клапану понижения температуры перегрева, циклический (конденсатный) насос для подачи рабочего тела в жидкой фазе из конденсатора в подогреватель.Known power system based on the organic Rankine cycle of direct heating (RF patent No. 2502880), including one or more organic turbines connected to the generator, a separator for separating a two-phase working fluid into a liquid and vapor phase, a steam generator, which is, in fact, a boiler utilizer, while the steam generator includes a heater, a boiler and a superheater, to which the steam supply pipeline from the separator adjoins, and the boiler is located first in the direction of gas movement, behind it there is a superheater, the last in the direction of gas movement is a heater, a pipeline for supplying an overheated working fluid in the vapor phase to the turbine, the pipeline for supplying the working fluid in the vapor phase from the separator to the superheater, the superheat temperature lowering valve, which is a means for limiting the temperature rise of the superheated working fluid in the vapor phase, through which the working fluid in the liquid phase is supplied to the working fluid supply pipeline in vapors phase from the separator to the superheater, a pump for supplying the working fluid in the liquid phase to the boiler feed valve and to the overheating temperature reduction valve, a cyclic (condensate) pump for supplying the working fluid in the liquid phase from the condenser to the heater.

Недостатки: данная энергосистема при совместной работе с двигателем внутреннего сгорания, из-за переменных режимов его работы, при которых будет происходить изменение расхода и температуры отходящих газов, будет обеспечивать низкий коэффициент полезного действия, а также отсутствие системы периодической очистки поверхностей нагрева парогенератора (котла-утилизатора) от продуктов сгорания жидкого топлива (масла, смолы, сажи) приведет к загрязнению внешней поверхности нагрева, и соответственно к снижению коэффициента теплопередачи, а следовательно и к снижению номинальных показателей работы парогенератора (котла-утилизатора), надежности и эффективности работы органического цикла в целом.Disadvantages: this power system, when working together with an internal combustion engine, due to its variable operating modes, in which there will be a change in the flow rate and temperature of the exhaust gases, will provide a low efficiency, as well as the absence of a system for periodic cleaning of the heating surfaces of the steam generator (boiler heat exchanger) from the combustion products of liquid fuel (oil, resin, soot) will lead to contamination of the external heating surface, and, accordingly, to a decrease in the heat transfer coefficient, and therefore to a decrease in the nominal performance of the steam generator (waste heat boiler), reliability and efficiency of the organic cycle in the whole.

Известна установка для выработки электрической энергии при утилизации теплоты дымовых и выхлопных газов (патент РФ №2657068), принятая за прототип, включающая в себя паротурбинный контур, содержащий четыре гидравлических контура, в каждый из которых включена турбина, находящаяся на одном валу с электрогенератором, причем вал общий для всех турбин, каждая турбина соединена с рекуперативным теплообменником и соответствующими секциями котла-утилизатора, последовательно отдающего тепло в каждый гидравлический контур, причем максимальное и минимальное давление одинаково в каждом гидравлическом контуре, при этом конденсатор и насос едины для всей схемы, в качестве низкокипящего рабочего вещества используется фторуглерод: октафторпропан C3F8, или циклофторбутан C4F8, или декафторбутан C4F10.A known installation for generating electrical energy when utilizing the heat of flue and exhaust gases (RF patent No. 2657068), taken as a prototype, includes a steam turbine circuit containing four hydraulic circuits, each of which includes a turbine located on the same shaft with an electric generator, and the shaft is common for all turbines, each turbine is connected to a recuperative heat exchanger and the corresponding sections of the waste heat boiler, sequentially giving off heat to each hydraulic circuit, with the maximum and minimum pressure being the same in each hydraulic circuit, while the condenser and pump are the same for the entire circuit, as low-boiling working substance used fluorocarbon: octafluoropropane C 3 F 8 , or cyclofluorobutane C 4 F 8 , or decafluorobutane C4F10.

Недостатки: данная установка для выработки электрической энергии при утилизации теплоты дымовых и выхлопных газов при совместной работе с двигателем внутреннего сгорания, из-за переменных режимов его работы, при которых будет происходить изменение расхода и температуры отходящих газов, будет обеспечивать низкий коэффициент полезного действия, а также отсутствие системы периодической очистки поверхностей нагрева парогенератора (котла-утилизатора) от продуктов сгорания жидкого топлива (масла, смолы, сажи) приведет к загрязнению внешней поверхности нагрева, и соответственно к снижению коэффициента теплопередачи, а следовательно и к снижению номинальных показателей работы парогенератора (котла-утилизатора), надежности и эффективности работы органического цикла в целом, кроме того отсутствие средства для ограничения повышения температуры перегретого рабочего тела в паровой фазе, опасно тем, что рабочее тело может достигнуть температуры деградации и самовоспламенения.Disadvantages: this installation for generating electrical energy when utilizing the heat of flue and exhaust gases when working together with an internal combustion engine, due to its variable operating modes, at which there will be a change in the flow rate and temperature of the exhaust gases, will provide a low efficiency, and also, the absence of a system for periodically cleaning the heating surfaces of the steam generator (waste heat boiler) from the combustion products of liquid fuel (oil, resin, soot) will lead to contamination of the outer heating surface, and, accordingly, to a decrease in the heat transfer coefficient, and therefore to a decrease in the nominal performance of the steam generator (boiler - utilizer), reliability and efficiency of the organic cycle as a whole, in addition, the absence of a means to limit the temperature rise of the superheated working fluid in the vapor phase is dangerous because the working fluid can reach the temperature of degradation and spontaneous ignition.

Задачей изобретения является организация совместного процесса получения электрической энергии в дизель-генераторе, работающем в переменном режиме, и вспомогательной энергетической установки для дизель-генераторов на базе органического цикла Ренкина, утилизирующей тепло отходящих газов.The objective of the invention is to organize a joint process of generating electrical energy in a diesel generator operating in variable mode, and an auxiliary power plant for diesel generators based on the organic Rankine cycle, utilizing heat from waste gases.

Техническим результатом является повышение КПД вспомогательной энергетической установки и дизель-генератора при переменных режимах работы, а также надежности и эффективности работы за счет контроля и регулирования: коэффициента теплопередачи от отходящих газов дизельного двигателя к внешней поверхности теплообмена, путем периодической очистки внешних поверхностей нагрева котла-утилизатора от продуктов сгорания жидкого топлива (масла, смолы, сажи); температуры отходящих газов дизеля; температуры рабочего тела в паровой фазе.The technical result is to increase the efficiency of the auxiliary power plant and the diesel generator under variable operating modes, as well as the reliability and efficiency of operation due to the control and regulation of: the heat transfer coefficient from the exhaust gases of the diesel engine to the external heat exchange surface, by periodically cleaning the external heating surfaces of the waste heat boiler from combustion products of liquid fuel (oil, resin, soot); diesel exhaust gas temperature; working fluid temperature in the vapor phase.

Технический результат достигается с помощью вспомогательной энергетической установки, включающей паротурбинный контур, содержащий секции, в каждой из которых включена турбина, расположенная на одном валу с электрогенератором, причем вал общий для всех турбин, каждая турбина соединена с соответствующим котлом-утилизатором, при этом паротурбинный контур разделен на три замкнутые секции, причем в каждой из них циркулирует разное рабочее тело, а каждая замкнутая секция дополнительно содержит конденсатор, расположенный после турбины, конденсационный насос, систему аварийного охлаждения рабочего тела в паровой фазе, состоящую из датчиков температуры, расположенных перед турбиной и в секциях котлов-утилизиторов, охладителя пара, регулирующего клапана расположенного перед турбиной и регулирующего клапана, расположенного таким образом, чтобы обеспечить подачу рабочего тела в охладитель пара или в секцию котла-утилизатора, бака-накопителя рабочего тела в жидкой фазе, регулирующего клапана, расположенного после конденсатора и насоса, расположенного после бака-накопителя рабочего тела в жидкой фазе, при этом дополнительно содержит систему подачи и распределения отходящих газов от дизельного двигателя к секциям котла-утилизатора, состоящую из трубопровода для отвода отходящих газов, дымососа и регулирующих клапанов, систему водяной обмывки, включающую бак для водяного раствора поверхностно активных веществ и регулирующие клапаны, систему воздушной обдувки наружных поверхностей нагрева секций котла-утилизатора, состоящую из теплообменного аппарата, воздушного насоса, расположенного перед электрогенератором дизель-генератора и регулирующих клапанов.The technical result is achieved using an auxiliary power plant, including a steam turbine circuit containing sections, each of which includes a turbine located on the same shaft with an electric generator, and the shaft is common for all turbines, each turbine is connected to the corresponding waste heat boiler, while the steam turbine circuit is divided into three closed sections, and each of them circulates a different working fluid, and each closed section additionally contains a condenser located after the turbine, a condensation pump, an emergency cooling system of the working fluid in the vapor phase, consisting of temperature sensors located in front of the turbine and in sections of waste heat boilers, a steam cooler, a control valve located in front of the turbine and a control valve located in such a way as to ensure the supply of the working medium to the steam cooler or to the section of the waste heat boiler, the storage tank of the working medium in the liquid phase, the control valve, located installed after the condenser and the pump, located after the storage tank of the working fluid in the liquid phase, while additionally contains a system for supplying and distributing exhaust gases from the diesel engine to the sections of the waste heat boiler, consisting of a pipeline for removing exhaust gases, a smoke exhauster and control valves, a system water wash, including a tank for a water solution of surfactants and control valves, an air blowing system for the external heating surfaces of the waste heat boiler sections, consisting of a heat exchanger, an air pump located in front of the diesel generator generator and control valves.

На фиг. представлена принципиальная схема вспомогательной энергетической установки для дизель-генератора.FIG. a schematic diagram of an auxiliary power plant for a diesel generator is presented.

Дизель-генератор содержит дизельный двигатель 1, соединенный с ним электрогенератор 2, систему подачи топлива 3 и систему подачи воздуха 4. Вспомогательная энергетическая установка для дизель-генератора содержит паротурбинный контур, который состоит из трех замкнутых секций, первая секция состоит из турбины 5, расположенной на одном валу 6 с электрогенератором 7, секции котла-утилизатора 8, конденсатора 9, расположенного после турбины 5, конденсационного насоса 10, системы аварийного охлаждения рабочего тела в паровой фазе, которая состоит из датчика температуры 11, расположенного перед турбиной 5, охладителя пара 12, регулирующего клапана 13, который расположен перед турбиной 5, и регулирующего клапана 14, который расположен таким образом, чтобы обеспечить подачу рабочего тела в охладитель пара 12 или в секцию котла-утилизатора 8, бака-накопителя рабочего тела в жидкой фазе 15, регулирующего клапана 16, который расположен после конденсатора 9, насоса 17, который расположен после бака-накопителя рабочего тела в жидкой фазе 15. Вторая секция состоит из турбины 18, расположенной на одном валу 6 с электрогенератором 7, секции котла-утилизатора 19, конденсатора 20, расположенного после турбины 18, конденсационного насоса 21, системы аварийного охлаждения рабочего тела в паровой фазе, которая состоит из датчика температуры 22, расположенного перед турбиной 18, охладителя пара 23, регулирующего клапана 24, который расположен перед турбиной 18, и регулирующего клапана 25, который расположен таким образом, чтобы обеспечить подачу рабочего тела в охладитель пара 23 или в секцию котла-утилизатора 19, бака-накопителя рабочего тела в жидкой фазе 26, регулирующего клапана 27, который расположен после конденсатора 20, насоса 28, который расположен после бака-накопителя рабочего тела в жидкой фазе 26. Третья секция паротурбинного контура состоит из турбины 29, расположенной на одном валу 6 с электрогенератором 7, секции котла-утилизатора 30, конденсатора 31, расположенного после турбины 29, конденсационного насоса 32, системы аварийного охлаждения рабочего тела в паровой фазе, которая состоит из датчика температуры 33, расположенного перед турбиной 29, охладителя пара 34, регулирующего клапана 35, который расположен перед турбиной 29, и регулирующего клапана 36, который расположен таким образом, чтобы обеспечить подачу рабочего тела в охладитель пара 34 или в секцию котла-утилизатора 30, бака-накопителя рабочего тела в жидкой фазе 37, регулирующего клапана 38, который расположен после конденсатора 31, насоса 39, который расположен после бака-накопителя рабочего тела в жидкой фазе 37. Также вспомогательная энергетическая установка для дизель-генератора содержит систему подачи и распределения отходящих газов от дизельного двигателя к секциям котла-утилизатора, которая состоит из трубопровода для отвода отходящих газов 40, дымососа 41, регулирующих клапанов 42, 43, 44, при этом регулирующий клапан 42, расположен таким образом, чтобы обеспечить возможность подачи отходящих газов в секцию котла-утилизатора 8, затем в секцию котла-утилизатора 19, затем в секцию котла-утилизатора 30 или в регулирующий клапан 43, который расположен таким образом, чтобы обеспечить возможность подачи отходящих газов в секцию котла-утилизатора 19, затем в секцию котла-утилизатора 30 или в регулирующий клапан 44, который расположен таким образом, чтобы обеспечить возможность подачи отходящих газов в секцию котла-утилизатора 30 или в систему выхлопа дизельного двигателя 1 (на чертеже не указана), регулирующего клапана 45, который расположен между секциями котлов-утилизаторов 8 и 19, регулирующего клапана 46, который расположен таким образом, чтобы обеспечить возможность подать отходящие газы из секции котла-утилизатора 8 в секцию котла-утилизатора 30 или в систему выхлопа дизельного двигателя 1 (на чертеже не указана), регулирующего клапана 47, который расположен между секциями котлов-утилизаторов 19 и 30. Также вспомогательная энергетическая установка для дизель-генератора содержит систему водяной обмывки, которая состоит из бака для водяного раствора поверхностно активных веществ 48, регулирующих клапанов 49, 50, 51, при этом регулирующий клапан 49 расположен таким образом, чтобы обеспечить возможность подачи водяного раствора поверхностно активных веществ в секцию котла-утилизатора 8, или в регулирующий клапан 50, который расположен таким образом, чтобы обеспечить возможность подачи водяного раствора поверхностно активных веществ в секцию котла-утилизатора 19 или в регулирующий клапан 51, который расположен таким образом, чтобы обеспечить возможность подачи водяного раствора поверхностно активных веществ в секцию котла-утилизатора 30 или в систему отведения загрязненной жидкости (на чертеже не указана), регулирующего клапана 52, который расположен между секциями котла-утилизатора 8 и 19, таким образом чтобы обеспечить возможность подачи водяного раствора поверхностно активных веществ из секции котла-утилизатора 8 в секцию котла-утилизатора 19 или в насос 53 и регулирующий клапан 54, которые расположены таким образом, чтобы обеспечить возврат водяного раствора поверхностно активных веществ из секции котла-утилизатора 8 в бак для водяного раствора поверхностно активных веществ 48, регулирующего клапана 55, который расположен между секциями котла-утилизатора 19 и 30, таким образом, чтобы обеспечить возможность подачи водяного раствора поверхностно активных веществ из секции котла-утилизатора 19 в секцию котла-утилизатора 30 или в насос 56 и регулирующий клапан 57, которые расположены таким образом, чтобы обеспечить возврат водяного раствора поверхностно активных веществ из секции котла-утилизатора 19 в бак для водяного раствора поверхностно активных веществ 48, насоса 58, который расположен таким образом, чтобы обеспечить возврат водяного раствора поверхностно активных веществ из секции котла-утилизатора 30 в бак для водяного раствора поверхностно активных веществ 48, а также содержит систему воздушной обдувки наружных поверхностей нагрева секций котла-утилизатора 8, 19, 30 которая состоит из теплообменного аппарата 59, воздушного насоса 60, который расположен перед электрогенератором 2, таким образом, чтобы обеспечить подачу воздуха через электрогенератор 2 в теплообменный аппарат 59 или в регулирующий клапан 61, который расположен перед секцией котла-утилизатора 8, таким образом, чтобы обеспечить подачу воздуха через секцию котла-утилизатора 8 в регулирующий клапан 62, который расположен между секциями котла-утилизатора 8 и 19, таким образом, чтобы обеспечить подачу воздуха через секцию котла-утилизатора 8 в секцию котла-утилизатора 19 или в регулирующий клапан 63, а затем в регулирующий клапан 64, а затем в систему сброса воздуха в атмосферу (на чертеже не указана), регулирующего клапана 65, который расположен между секциями котла-утилизатора 19 и 30, таким образом, чтобы обеспечить подачу воздуха через секцию котла-утилизатора 19 в секцию котла-утилизатора 30 или в регулирующий клапан 63, а затем в регулирующий клапан 64, а затем в систему сброса воздуха в атмосферу (на чертеже не указана), регулирующего клапана 66, который расположен таким образом, чтобы обеспечить подачу воздуха в секцию котла-утилизатора 30, минуя секции 8 и 19, или в секцию котла-утилизатора 19, минуя секцию 8. Для контроля и замера температур в секциях котла-утилизатора 8, 19 и 30 используются соответственно датчики температуры 67, 68 и 69. В качестве рабочего тела используются низкокипящие органические жидкости, при этом для каждой из трех замкнутых секций паротурбинного контура оно разное.The diesel generator contains a diesel engine 1, an electric generator 2 connected to it, a fuel supply system 3 and an air supply system 4. An auxiliary power plant for a diesel generator contains a steam turbine circuit, which consists of three closed sections, the first section consists of a turbine 5 located on the same shaft 6 with an electric generator 7, a section of a waste heat boiler 8, a condenser 9 located after the turbine 5, a condensation pump 10, an emergency cooling system of the working fluid in the vapor phase, which consists of a temperature sensor 11 located in front of the turbine 5, a steam cooler 12 , the control valve 13, which is located in front of the turbine 5, and the control valve 14, which is located in such a way as to ensure the supply of the working medium to the steam cooler 12 or to the section of the waste heat boiler 8, the storage tank of the working medium in the liquid phase 15, the control valve 16, which is located after the condenser 9, pump 17, which is located after the tank a working fluid storage device in the liquid phase 15. The second section consists of a turbine 18 located on the same shaft 6 with an electric generator 7, a waste heat boiler section 19, a condenser 20 located after the turbine 18, a condensation pump 21, an emergency cooling system for the working fluid in the vapor phase , which consists of a temperature sensor 22 located in front of the turbine 18, a steam cooler 23, a control valve 24, which is located in front of the turbine 18, and a control valve 25, which is located in such a way as to ensure the supply of the working fluid to the steam cooler 23 or to the boiler section -utilizer 19, storage tank of the working fluid in the liquid phase 26, the control valve 27, which is located after the condenser 20, the pump 28, which is located after the storage tank of the working fluid in the liquid phase 26. The third section of the steam turbine circuit consists of a turbine 29 located on the same shaft 6 with an electric generator 7, a section of a waste heat boiler 30, a condenser 31 located after t turbine 29, condensation pump 32, emergency cooling system of the working fluid in the vapor phase, which consists of a temperature sensor 33 located in front of turbine 29, steam cooler 34, control valve 35, which is located in front of turbine 29, and control valve 36, which is located in order to ensure the supply of the working fluid to the steam cooler 34 or to the section of the waste heat boiler 30, the working fluid storage tank in the liquid phase 37, the control valve 38, which is located after the condenser 31, the pump 39, which is located after the working fluid storage tank in the liquid phase 37. Also, the auxiliary power plant for the diesel generator contains a system for supplying and distributing exhaust gases from the diesel engine to the sections of the waste heat boiler, which consists of a pipeline for removing exhaust gases 40, a smoke exhauster 41, control valves 42, 43, 44, while the control valve 42 is located in such a way as to provide the ability to supply about of waste gases to the waste heat boiler section 8, then to the waste heat boiler section 19, then to the waste heat boiler section 30 or to the control valve 43, which is located in such a way as to provide the possibility of supplying waste gases to the waste heat boiler section 19, then to section of the waste heat boiler 30 or into the control valve 44, which is located so as to provide the possibility of supplying exhaust gases to the section of the waste heat boiler 30 or to the exhaust system of the diesel engine 1 (not shown in the drawing), the control valve 45, which is located between the sections waste heat boilers 8 and 19, control valve 46, which is located so as to provide the ability to supply waste gases from the waste heat boiler section 8 to the waste heat boiler section 30 or to the exhaust system of the diesel engine 1 (not shown in the drawing), the control valve 47, which is located between sections 19 and 30 of waste heat boilers. Also an auxiliary power plant for a diesel generator The chamber contains a water washing system, which consists of a tank for an aqueous solution of surfactants 48, control valves 49, 50, 51, while the control valve 49 is located in such a way as to provide the ability to supply an aqueous solution of surfactants to the waste heat boiler section 8 , or to a control valve 50, which is positioned so as to allow the supply of an aqueous solution of surfactants to the recovery boiler section 19 or to a control valve 51, which is located so as to allow the supply of an aqueous solution of surfactants to the boiler section -recooler 30 or into the contaminated liquid discharge system (not shown in the drawing), control valve 52, which is located between the sections of the waste heat boiler 8 and 19, so as to provide the possibility of supplying an aqueous solution of surfactants from the section of the waste heat boiler 8 to the section waste heat boiler 19 or pump 53 and control valve 54, which are located so as to ensure the return of the aqueous solution of surfactants from the recovery boiler section 8 to the tank for the aqueous solution of surfactants 48, the control valve 55, which is located between the recovery boiler sections 19 and 30 so as to provide the possibility of supplying the aqueous solution of surfactants from the recovery boiler section 19 to the recovery boiler section 30 or to the pump 56 and control valve 57, which are located so as to ensure the return of the aqueous surfactant solution from the boiler section -recyclers 19 into the tank for aqueous solution of surfactants 48, pump 58, which is located so as to ensure the return of the aqueous solution of surfactants from the recovery boiler section 30 to the tank for aqueous solution of surfactants 48, and also contains an air system blowing off external surfaces heating sections of the waste heat boiler 8, 19, 30, which consists of a heat exchanger 59, an air pump 60, which is located in front of the electric generator 2, so as to ensure the supply of air through the electric generator 2 to the heat exchanger 59 or to the control valve 61, which is located in front of section of the waste heat boiler 8, so that air is supplied through the section of the waste heat boiler 8 to the control valve 62, which is located between the sections of the waste heat boiler 8 and 19, so as to provide air supply through the section of the waste heat boiler 8 to the section of the waste heat boiler 19 or into the control valve 63, and then into the control valve 64, and then into the air discharge system to the atmosphere (not shown in the drawing), the control valve 65, which is located between the sections of the waste heat boiler 19 and 30, thus, to ensure air supply through the waste heat boiler section 19 to the waste heat boiler section 30 or to the control valve 63, and then to the regulating valve 64, and then into the air discharge system to the atmosphere (not shown in the drawing), the control valve 66, which is located so as to provide air supply to the waste heat boiler section 30, bypassing sections 8 and 19, or to the boiler section - heat exchanger 19, bypassing section 8. To control and measure temperatures in sections 8, 19 and 30, temperature sensors 67, 68 and 69 are used respectively. Low-boiling organic liquids are used as a working medium, while for each of the three closed sections of the steam turbine contour it is different.

Рассмотрим работу вспомогательной энергетической установки для дизель-генератора.Consider the operation of an auxiliary power plant for a diesel generator.

Воздух с помощью системы подачи воздуха 4, подается в цилиндры (на чертеже не указаны) дизельного двигателя 1, затем сжимается. В конце такта сжатия в цилиндр впрыскивается топливо с помощью системы подачи топлива 3, происходит процесс воспламенения и горения топлива, рабочий ход поршня (на чертеже не указан) передает механическую энергию электрогенератору 2, а затем происходит процесс выработки электрической энергии, при этом охлаждение электрогенератора 2 осуществляется воздухом через теплообменный аппарат 59. Выпуск продуктов сгорания дизельного топлива (отходящих газов) осуществляется в трубопровод для отвода отходящих газов 40.Air, using the air supply system 4, is supplied to the cylinders (not shown in the drawing) of the diesel engine 1, and then compressed. At the end of the compression stroke, fuel is injected into the cylinder using the fuel supply system 3, the process of ignition and combustion of fuel occurs, the working stroke of the piston (not shown in the drawing) transfers mechanical energy to the electric generator 2, and then the process of generating electrical energy occurs, while cooling the electric generator 2 is carried out by air through a heat exchanger 59. The discharge of combustion products of diesel fuel (exhaust gases) is carried out into a pipeline for removing exhaust gases 40.

При мощности дизельного двигателя 100% регулирующий клапан 42 открывается таким образом, чтобы осуществить подачу отходящих газов в секцию котла-утилизатора 8, в котором происходит процесс теплообмена между отходящими газами и рабочим телом, при этом в качестве рабочего тела используются низкокипящие органические жидкости, а замкнутость секций позволяет для каждой из них подобрать термодинамически эффективное рабочее тело в зависимости от требуемых параметров пара и мощности дизель-генератора для достижения максимального КПД вспомогательной энергетической установки для дизель-генератора, при этом первая секция работает в области более высоких температур и походу движения газов температура от секции к секции будет снижаться. Рабочее тело переходит из жидкой фазы в паровую фазу и подается в турбину 5, где рабочее тело в паровой фазе расширяется, кинетическая энергия рабочего тела переходит в механическую энергию вращения вала 6, который передает механическую энергию электрогенератору 7, при этом происходит снижение расхода дизельного топлива и воздуха поступающего в цилиндры дизельного двигателя 1, после турбины 5 рабочее тело в паровой фазе поступает в конденсатор 9, в котором происходит процесс конденсации, после конденсатора 9 рабочее тело в жидкой фазе с помощью конденсатного насоса 10, через регулирующий клапан 14 подается в секцию котла-утилизатора 8. В случае, если датчик температуры 67 покажет превышение температуры в секции котла-утилизатора 8 выше допустимого значения, при котором увеличение температурного напора может привести к перегреву рабочего тела до температуры самовоспламенения, то необходима подача охлаждающего воздуха в секцию котла-утилизатора 8 с помощью воздушного насоса 60, и одновременного открытия регулирующего клапана 61, таким образом, чтобы подать воздух в секцию котла-утилизатора 8. Далее происходит процесс охлаждения отходящих газов до допустимого для данной секции значения температуры. В случае если, охлаждение воздухом окажется неэффективным и датчик температуры 11 зафиксирует превышение температуры пара выше допустимого значения, по соображениям безопасности эксплуатации, при этом это значение для каждого рабочего тела определяется индивидуально в зависимости от температуры самовоспламенения, то осуществляется сброс рабочего тела в паровой фазе через регулирующий клапан 13 в охладитель пара 12, в котором происходит процесс смешения рабочего тела в паровой фазе и рабочего тела в жидкой фазе, которое одновременно подается в охладитель пара 12 из бака-накопителя рабочего тела в жидкой фазе 15 через регулирующий клапан 14 с помощью насоса 17. При этом, рабочее тело в паровой фазе, охлажденное до допустимых значений подается в конденсатор 9, а рабочее тело в жидкой фазе подается в секцию котла-утилизатора 8. Таким образом, достигается безопасная эксплуатация первой секции вспомогательной энергетической установки для дизель-генераторов, работающей на базе органического цикла Ренкина прямого нагрева, за счет устранения опасности самовоспламенения рабочего тела. На выходе из первой секции, вследствие теплообмена между рабочим телом и отходящими газами, температура последних уменьшиться и для повышения КПД вспомогательной энергетической установки целесообразно во второй секции использовать рабочее тело с более низкой температурой кипения. После первой секции отходящие газы с помощью дымососа 41 через регулирующий клапан 45 подаются в секцию котла-утилизатора 19, в котором происходит процесс теплообмена между отходящими газами и рабочим телом, рабочее тело переходит из жидкой фазы в паровую фазу и подается в турбину 18, где рабочее тело в паровой фазе расширяется, кинетическая энергия рабочего тела переходит в механическую энергию вращения вала 6, который передает механическую энергию электрогенератору 7, при этом происходит снижение расхода дизельного топлива и воздуха поступающего в цилиндры дизельного двигателя 1, после турбины 18 рабочее тело в паровой фазе поступает в конденсатор 20, в котором происходит процесс конденсации, после конденсатора 20 рабочее тело в жидкой фазе с помощью конденсационного насоса 21 через регулирующий клапан 25 подается в секцию котла-утилизатора 19. В случае, если датчик 68 покажет превышение температуры в секции котла-утилизатора 19 выше допустимого значения, при котором увеличение температурного напора может привести к перегреву рабочего тела до температуры самовоспламенения, то необходима подача охлаждающего воздуха в секцию котла-утилизатора 19 с помощью воздушного насоса 60, и одновременного открытия регулирующих клапанов 61, 66, 62 таким образом, чтобы подать воздух в секцию котла-утилизатора 19, минуя секцию котла-утилизатора 8. Далее происходит процесс охлаждения отходящих газов до допустимого для данной секции значения. В случае если, охлаждение воздухом окажется неэффективным и датчик температуры 22 зафиксирует превышение температуры рабочего тела в паровой фазе выше допустимого значения, по соображениям безопасности эксплуатации, то осуществляется сброс рабочего тела в паровой фазе через регулирующий клапан 24 в охладитель пара 23, в котором происходит процесс смешения рабочего тела в паровой фазе и рабочего тела в жидкой фазе, которое одновременно подается в охладитель пара 23 из бака-накопителя рабочего тела в жидкой фазе 26 через регулирующий клапан 25 с помощью насоса 28. При этом, рабочее тело в паровой фазе, охлажденное до допустимых значений подается в конденсатор 20, а рабочее тело в жидкой фазе подается в секцию котла-утилизатора 19. Таким образом, достигается безопасная эксплуатация второй секции вспомогательной энергетической установки для дизель-генераторов, работающей на базе органического цикла Ренкина прямого нагрева, за счет устранения опасности самовоспламенения рабочего тела. На выходе из второй секции, вследствие теплообмена между рабочим телом и отходящими газами, температура последних уменьшиться и для повышения КПД вспомогательной энергетической установки целесообразно в третьей секции использовать рабочее тело с более низкой температурой кипения. После второй секции отходящие газы с помощью дымососа 41 из секции котла-утилизатора 19 через регулирующий клапан 47 подаются в секцию котла-утилизатора 30, в котором происходит процесс теплообмена между отходящими газами и рабочим телом, рабочее тело переходит из жидкой фазы в паровую фазу и подается в турбину 29, где рабочее тело в паровой фазе расширяется, кинетическая энергия рабочего тела переходит в механическую энергию вращения вала 6, который передает механическую энергию электрогенератору 7, при этом происходит снижение расхода дизельного топлива и воздуха поступающего в цилиндры дизельного двигателя 1, после турбины 29 рабочее тело в паровой фазе поступает в конденсатор 31, в котором происходит процесс конденсации, после конденсатора 31 рабочее тело в жидкой фазе с помощью конденсатного насоса 32 через регулирующий клапан 36 подается в секцию котла-утилизатора 30. В случае, если датчик температуры 69 покажет превышение температуры в секции котла-утилизатора 30 выше допустимого значения, при котором увеличение температурного напора может привести к перегреву рабочего тела до температуры самовоспламенения, то необходима подача охлаждающего воздуха в секцию котла-утилизатора 30 с помощью воздушного насоса 60, и одновременного открытия регулирующих клапанов 61, 66 и 65, таким образом, чтобы подать воздух в секцию котла-утилизатора 30, минуя секцию котла-утилизатора 8 и секцию котла-утилизатора 19. Далее происходит процесс охлаждения отходящих газов до допустимого для данной секции значения температуры. В случае, если охлаждение воздухом окажется неэффективным и датчик температуры 33 зафиксирует превышение температуры рабочего тела в паровой фазе выше допустимого значения, по соображениям безопасности эксплуатации, то осуществляется сброс рабочего тела в паровой фазе через регулирующий клапан 35 в охладитель пара 34, в котором происходит процесс смешения рабочего тела в паровой фазе и рабочего тела в жидкой фазе, которое одновременно подается в охладитель пара 34 из бака-накопителя рабочего тела в жидкой фазе 37 через регулирующий клапан 36 с помощью насоса 39. При этом рабочее тело в паровой фазе, охлажденное до допустимых значений подается в конденсатор 31, а рабочее тело в жидкой фазе подается в секцию котла-утилизатора 30. Таким образом, осуществляется безопасная эксплуатация третьей секции вспомогательной энергетической установки для дизель-генераторов, работающей на базе органического цикла Ренкина прямого нагрева, за счет устранения опасности самовоспламенения рабочего тела. После третьей секции отходящие газы с помощью дымососа 41 поступают в систему выхлопа дизельного двигателя.When the power of the diesel engine is 100%, the control valve 42 opens in such a way as to supply the exhaust gases to the section of the waste heat boiler 8, in which the process of heat exchange between the exhaust gases and the working medium takes place, while low-boiling organic liquids are used as the working medium, and the closed sections allows you to select a thermodynamically efficient working fluid for each of them, depending on the required steam parameters and the power of the diesel generator to achieve the maximum efficiency of the auxiliary power plant for the diesel generator, while the first section operates in the area of higher temperatures and gas movement section to section will decrease. The working fluid passes from the liquid phase to the vapor phase and is supplied to the turbine 5, where the working fluid expands in the vapor phase, the kinetic energy of the working fluid is converted into mechanical energy of rotation of the shaft 6, which transfers mechanical energy to the electric generator 7, while the consumption of diesel fuel decreases and air entering the cylinders of the diesel engine 1, after the turbine 5, the working fluid in the vapor phase enters the condenser 9, in which the condensation process takes place, after the condenser 9, the working fluid in the liquid phase using the condensate pump 10, through the control valve 14 is supplied to the boiler section - heat recovery boiler 8. If the temperature sensor 67 shows the temperature rise in the heat recovery boiler section 8 above the permissible value, at which an increase in the temperature head can lead to overheating of the working fluid to the autoignition temperature, then cooling air must be supplied to the heat recovery boiler section 8 s air pump 60, and at the same time changing the opening of the control valve 61, so as to supply air to the section of the waste heat boiler 8. Further, the process of cooling the exhaust gases to the admissible temperature value for this section takes place. If air cooling turns out to be ineffective and the temperature sensor 11 detects the excess of the steam temperature above the permissible value, for reasons of operational safety, while this value for each working medium is determined individually depending on the autoignition temperature, then the working medium is discharged in the vapor phase through the control valve 13 into the steam cooler 12, in which the process of mixing the working medium in the vapor phase and the working medium in the liquid phase takes place, which is simultaneously supplied to the steam cooler 12 from the storage tank of the working medium in the liquid phase 15 through the control valve 14 using the pump 17 In this case, the working fluid in the vapor phase, cooled to permissible values, is supplied to the condenser 9, and the working fluid in the liquid phase is supplied to the section of the waste heat boiler 8. Thus, the safe operation of the first section of the auxiliary power plant for diesel generators operating based on organic c Rankine ikla of direct heating, by eliminating the danger of spontaneous ignition of the working fluid. At the exit from the first section, due to heat exchange between the working fluid and the exhaust gases, the temperature of the latter will decrease, and to increase the efficiency of the auxiliary power plant, it is advisable to use a working fluid with a lower boiling point in the second section. After the first section, the exhaust gases are fed with the help of the smoke exhauster 41 through the control valve 45 to the section of the waste heat boiler 19, in which the process of heat exchange between the exhaust gases and the working fluid takes place, the working fluid passes from the liquid phase to the vapor phase and is fed to the turbine 18, where the working the body in the vapor phase expands, the kinetic energy of the working fluid is converted into mechanical energy of rotation of the shaft 6, which transfers mechanical energy to the electric generator 7, while the consumption of diesel fuel and air entering the cylinders of the diesel engine 1 decreases, after the turbine 18 the working fluid in the vapor phase enters into the condenser 20, in which the condensation process takes place, after the condenser 20, the working fluid in the liquid phase is fed by the condensation pump 21 through the control valve 25 to the section of the waste heat boiler 19. In case the sensor 68 shows an excess of temperature in the section of the waste heat boiler 19 above the allowable value at which the increase in the rate pressure head can lead to overheating of the working fluid to the self-ignition temperature, then it is necessary to supply cooling air to the waste heat boiler section 19 using the air pump 60, and at the same time opening the control valves 61, 66, 62 so as to supply air to the waste heat boiler section 19, bypassing the waste heat boiler section 8. Further, the process of cooling the exhaust gases to the value admissible for this section takes place. If the cooling by air turns out to be ineffective and the temperature sensor 22 detects an excess of the temperature of the working medium in the vapor phase above the permissible value, for reasons of operational safety, then the working medium in the vapor phase is discharged through the control valve 24 into the steam cooler 23, in which the process takes place. mixing the working fluid in the vapor phase and the working fluid in the liquid phase, which is simultaneously supplied to the steam cooler 23 from the working fluid storage tank in the liquid phase 26 through the control valve 25 using the pump 28. In this case, the working fluid in the vapor phase, cooled to permissible values are fed into the condenser 20, and the working fluid in the liquid phase is fed into the section of the waste heat boiler 19. Thus, the safe operation of the second section of the auxiliary power plant for diesel generators, operating on the basis of the direct organic Rankine cycle, is achieved by eliminating the hazard self-ignition of the working fluid. At the exit from the second section, due to heat exchange between the working fluid and the exhaust gases, the temperature of the latter will decrease, and in order to increase the efficiency of the auxiliary power plant, it is advisable to use a working fluid with a lower boiling point in the third section. After the second section, the exhaust gases are fed from the waste heat boiler section 19 through the control valve 47 to the waste heat boiler section 30, in which the heat exchange process takes place between the exhaust gases and the working fluid, the working fluid passes from the liquid phase to the vapor phase and is supplied into the turbine 29, where the working fluid expands in the vapor phase, the kinetic energy of the working fluid is converted into mechanical energy of rotation of the shaft 6, which transfers mechanical energy to the electric generator 7, while the consumption of diesel fuel and air entering the cylinders of the diesel engine 1 decreases after the turbine 29 the working fluid in the vapor phase enters the condenser 31, in which the condensation process takes place, after the condenser 31, the working fluid in the liquid phase is supplied to the waste heat boiler section 30 through the control valve 36 by means of the condensate pump 32. In case the temperature sensor 69 shows an excess temperature in the waste heat boiler section 30 is higher than the permissible about the value at which an increase in the temperature head can lead to overheating of the working fluid to the autoignition temperature, then it is necessary to supply cooling air to the waste heat boiler section 30 using the air pump 60, and simultaneously open the control valves 61, 66 and 65, so that supply air to the waste heat boiler section 30, bypassing the waste heat boiler section 8 and the waste heat boiler section 19. Next, the exhaust gases are cooled down to the temperature acceptable for this section. If air cooling turns out to be ineffective and the temperature sensor 33 detects an excess of the temperature of the working medium in the vapor phase above the permissible value, for reasons of operational safety, then the working medium is discharged in the vapor phase through the control valve 35 into the steam cooler 34, in which the process takes place. mixing the working fluid in the vapor phase and the working fluid in the liquid phase, which is simultaneously fed into the steam cooler 34 from the working fluid storage tank in the liquid phase 37 through the control valve 36 using the pump 39. In this case, the working fluid in the vapor phase, cooled to permissible values is fed to the condenser 31, and the working fluid in the liquid phase is fed to the section of the waste heat boiler 30. Thus, the safe operation of the third section of the auxiliary power plant for diesel generators, operating on the basis of the direct organic Rankine cycle, is carried out by eliminating the risk of spontaneous ignition working fluid. After the third section, the exhaust gases are fed to the exhaust system of the diesel engine by means of a fan 41.

Регулирование частоты вращения и мощности турбин 5, 18, 29 осуществляется с помощью изменения расходов рабочих тел и кратности их циркуляции, соответственно, с помощью насосов 17, 28, 39 и баков-накопителей рабочих тел в жидкой фазе 15, 26, 37.Regulation of the rotational speed and power of turbines 5, 18, 29 is carried out by changing the flow rates of the working fluids and the frequency of their circulation, respectively, using pumps 17, 28, 39 and storage tanks of working fluids in the liquid phase 15, 26, 37.

Таким образом, обеспечивается производство дополнительной электрической энергии на мощности дизельного двигателя 100%, потери тепла с отходящими газами уменьшаются, уменьшается расход топлива и воздуха и тем самым повышается КПД дизельного двигателя. При снижении мощности ниже 75% возможно отключение первой секции, при этом подача отходящих газов осуществляется с помощью регулирующих клапанов 42, 43 сразу во вторую секцию. При снижении мощности ниже 50% возможна работа только третьей секции, при этом подача отходящих газов осуществляется с помощью регулирующих клапанов 42, 43, 44 сразу в третью секцию. Таким образом, вспомогательная энергетическая установка для дизель-генераторов позволит обеспечить надежность работы паротурбинного контура при переменных режимах работы дизельного двигателя.Thus, the production of additional electrical energy is ensured at the power of the diesel engine 100%, the heat loss with exhaust gases is reduced, the consumption of fuel and air is reduced, and thereby the efficiency of the diesel engine is increased. With a decrease in power below 75%, the first section can be switched off, while the supply of exhaust gases is carried out using the control valves 42, 43 directly into the second section. When the power drops below 50%, only the third section can operate, while the exhaust gases are supplied via control valves 42, 43, 44 directly to the third section. Thus, the auxiliary power plant for diesel generators will ensure the reliability of the steam turbine circuit at variable operating conditions of the diesel engine.

Отключение первой, второй и третьей секций из работы может быть последовательным, в случае снижения мощности дизельного двигателя, либо секции могут отключаться на очистку, которая осуществляется следующим образом: регулирующие клапаны 42, 43, 44, 45, 46 закрывают подачу отходящих газов, соответственно, в секции котлов-утилизаторов 8, 19 и 30, рабочие тела в жидкой фазе полностью сливаются через регулирующие клапаны 16, 27, 38 в баки-накопители рабочего тела в жидкой фазе 15, 26, 37. Одновременно с закрытием подачи отходящих газов в секции котла-утилизатора 8, 19, 30 может происходить увеличение подачи топлива и воздуха в цилиндры дизельного двигателя 1 для компенсации, выведенных из работы секций.The shutdown of the first, second and third sections from operation can be sequential, in the event of a decrease in the power of the diesel engine, or the sections can be shut down for cleaning, which is carried out as follows: control valves 42, 43, 44, 45, 46 close the supply of exhaust gases, respectively, in the section of waste heat boilers 8, 19 and 30, the working fluids in the liquid phase are completely discharged through the control valves 16, 27, 38 into the storage tanks of the working fluid in the liquid phase 15, 26, 37. Simultaneously with the closing of the flue gas supply to the boiler section -Utilizer 8, 19, 30 can increase the supply of fuel and air to the cylinders of the diesel engine 1 to compensate for the sections removed from the operation.

Одновременно с закрытием подачи отходящих газов в секции котла-утилизатора, - открывается регулирующий клапан 49, таким образом, чтобы из бака для водяного раствора поверхностно активных веществ 48 подать водяной раствор поверхностно активных веществ последовательно в секцию котла-утилизатора 8, затем через регулирующий клапан 52 в секцию котла-утилизатора 19, затем через регулирующий клапан 55 в секцию котла-утилизатора 30, в секциях котла-утилизатора 8, 19, 30 происходит очистка поверхностей нагрева по ходу движения газов с наружной стороны труб от масляной пленки и сажи, далее через регулирующие клапаны 57 и 54 с помощью насоса 58 водяной раствор поверхностно активных веществ вместе с частицами масел и сажи возвращается в бак для водяного раствора поверхностно активных веществ 48, циркуляция водяного раствора поверхностно активных веществ повторяется до полной очистки поверхностей нагрева секций котла-утилизатора 8, 19, 30, периодически загрязненный водяной раствор поверхностно активных веществ сливается из бака для водяного раствора поверхностно активных веществ 48 и заливается чистый водяной раствор поверхностно активных веществ. После удаления частиц сажи и смолы воздух с помощью воздушного насоса 60 через регулирующий клапан 61 подается в секцию котла-утилизатора 8, затем через регулирующее клапаны 62 воздух подается в секцию котла-утилизатора 19, затем через регулирующий клапан 65 воздух подается в секцию котла-утилизатора 30, затем через регулирующий клапан 64 воздух подается в систему сброса воздуха в атмосферу, при этом происходит процесс удаления влаги с наружной стороны поверхности нагрева секций котла-утилизатора 8, 19, 30. Подача воздуха с помощью воздушного насоса 60 осуществляется до тех пор, пока влага полностью не удалится. Таким образом, достигается увеличение коэффициента теплопередачи за счет очистки внешней поверхности нагрева секций котла-утилизатора 8, 19, 30. В случае необходимости отключения только одной из секций на очистку, система водяной обмывки содержит дополнительные регулирующие клапаны 50, 51, и дополнительные насосы 53 и 56, а система воздушной обдувки содержит дополнительные регулирующие клапаны 63, 64, 66.Simultaneously with the closing of the flue gas supply in the waste heat boiler section, the control valve 49 is opened, so that from the tank for the aqueous solution of surfactants 48, the aqueous solution of surfactants is supplied sequentially to the section of the waste heat boiler 8, then through the control valve 52 into the waste heat boiler section 19, then through the control valve 55 into the waste heat boiler section 30, in the waste heat boiler sections 8, 19, 30, the heating surfaces are cleaned in the direction of gas flow from the outside of the pipes from oil film and soot, then through the regulating valves 57 and 54 by means of pump 58 the aqueous solution of surfactants together with particles of oils and soot is returned to the tank for the aqueous solution of surfactants 48, the circulation of the aqueous solution of surfactants is repeated until the heating surfaces of the waste heat boiler sections 8, 19 are completely cleaned, 30, periodically contaminated aqueous solution with surface clear substances is drained from the tank for the aqueous solution of surfactants 48 and is filled with a clean aqueous solution of surfactants. After removal of soot and tar particles, air is supplied to the waste heat boiler section by means of the air pump 60 through the control valve 61, then through the control valves 62 the air is supplied to the waste heat boiler section 19, then through the control valve 65 air is supplied to the waste heat boiler section 30, then through the control valve 64 air is supplied to the air discharge system to the atmosphere, while the process of moisture removal from the outer side of the heating surface of the waste heat boiler sections 8, 19, 30 takes place. The air is supplied by means of the air pump 60 until moisture will not be completely removed. Thus, an increase in the heat transfer coefficient is achieved by cleaning the outer heating surface of the waste heat boiler sections 8, 19, 30. If only one of the sections needs to be switched off for cleaning, the water washing system contains additional control valves 50, 51, and additional pumps 53 and 56, and the air blowing system contains additional control valves 63, 64, 66.

Claims (1)

Вспомогательная энергетическая установка для дизель-генераторов, включающая паротурбинный контур, содержащий секции, в каждой из которых включена турбина, расположенная на одном валу с электрогенератором, причем вал общий для всех турбин, каждая турбина соединена с соответствующим котлом-утилизатором, отличающаяся тем, что паротурбинный контур разделен на три замкнутые секции, причем в каждой из них циркулирует разное рабочее тело, а каждая замкнутая секция дополнительно содержит конденсатор, расположенный после турбины, конденсационный насос, систему аварийного охлаждения рабочего тела в паровой фазе, состоящую из датчиков температуры, расположенных перед турбиной и в секциях котлов-утилизиторов, охладителя пара, регулирующего клапана, расположенного перед турбиной, и регулирующего клапана, расположенного таким образом, чтобы обеспечить подачу рабочего тела в охладитель пара или в секцию котла-утилизатора, бака-накопителя рабочего тела в жидкой фазе, регулирующего клапана, расположенного после конденсатора, и насоса, расположенного после бака-накопителя рабочего тела в жидкой фазе, при этом дополнительно содержит систему подачи и распределения отходящих газов от дизельного двигателя к секциям котла-утилизатора, состоящую из трубопровода для отвода отходящих газов, дымососа и регулирующих клапанов, систему водяной обмывки, включающую бак для водяного раствора поверхностно-активных веществ и регулирующие клапаны, систему воздушной обдувки наружных поверхностей нагрева секций котла-утилизатора, состоящую из теплообменного аппарата, воздушного насоса, расположенного перед электрогенератором дизель-генератора, и регулирующих клапанов.An auxiliary power plant for diesel generators, including a steam turbine circuit containing sections, each of which includes a turbine located on the same shaft with an electric generator, and the shaft is common for all turbines, each turbine is connected to a corresponding waste heat boiler, characterized in that the steam turbine the circuit is divided into three closed sections, and in each of them a different working fluid circulates, and each closed section additionally contains a condenser located after the turbine, a condensing pump, a system for emergency cooling of the working fluid in the vapor phase, consisting of temperature sensors located in front of the turbine and in the sections of waste heat boilers, a steam cooler, a control valve located in front of the turbine, and a control valve located in such a way as to ensure the supply of the working fluid to the steam cooler or to the section of the waste heat boiler, storage tank of the working fluid in the liquid phase, the control valve located on th after the condenser, and the pump located after the storage tank of the working fluid in the liquid phase, while additionally contains a system for supplying and distributing exhaust gases from the diesel engine to the sections of the waste heat boiler, consisting of a pipeline for removing exhaust gases, a smoke exhauster and control valves, a water washing system, including a tank for a water solution of surfactants and control valves, an air blowing system for the outer heating surfaces of the waste heat boiler sections, consisting of a heat exchanger, an air pump located in front of the diesel generator's electric generator, and control valves.
RU2020101583A 2020-01-15 2020-01-15 Auxiliary power plant for diesel generators RU2730777C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020101583A RU2730777C1 (en) 2020-01-15 2020-01-15 Auxiliary power plant for diesel generators

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020101583A RU2730777C1 (en) 2020-01-15 2020-01-15 Auxiliary power plant for diesel generators

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2730777C1 true RU2730777C1 (en) 2020-08-25

Family

ID=72238029

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020101583A RU2730777C1 (en) 2020-01-15 2020-01-15 Auxiliary power plant for diesel generators

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2730777C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114962055A (en) * 2022-05-26 2022-08-30 一汽解放汽车有限公司 ORC waste heat recovery system, control method, device, equipment and storage medium
RU223859U1 (en) * 2023-11-21 2024-03-05 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волжский государственный университет водного транспорта" Device for direct conversion of thermal energy of exhaust gases into electrical energy of marine diesel engines

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6125631A (en) * 1997-09-15 2000-10-03 Wartsila Nsd Oy Ab Method and arrangement for a combination power plant
US20080022681A1 (en) * 2005-11-04 2008-01-31 Tafas Triantafyllos P Energy recovery system in an engine
RU163359U1 (en) * 2015-01-12 2016-07-20 Владимир Фёдорович Бычков POWER POINT
RU2630284C1 (en) * 2016-06-08 2017-09-06 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ярославский государственный технический университет" (ФГБОУВО "ЯГТУ") Cogeneration unit with deep waste energy disposal of thermal engine
RU2657068C2 (en) * 2015-11-13 2018-06-08 Общество с ограниченной ответственностью "Элген Технологии", ООО "Элген Технологии" Installation for electrical energy generation for utilization of heat of smoke and exhaust gases

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6125631A (en) * 1997-09-15 2000-10-03 Wartsila Nsd Oy Ab Method and arrangement for a combination power plant
US20080022681A1 (en) * 2005-11-04 2008-01-31 Tafas Triantafyllos P Energy recovery system in an engine
RU163359U1 (en) * 2015-01-12 2016-07-20 Владимир Фёдорович Бычков POWER POINT
RU2657068C2 (en) * 2015-11-13 2018-06-08 Общество с ограниченной ответственностью "Элген Технологии", ООО "Элген Технологии" Installation for electrical energy generation for utilization of heat of smoke and exhaust gases
RU2630284C1 (en) * 2016-06-08 2017-09-06 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ярославский государственный технический университет" (ФГБОУВО "ЯГТУ") Cogeneration unit with deep waste energy disposal of thermal engine

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114962055A (en) * 2022-05-26 2022-08-30 一汽解放汽车有限公司 ORC waste heat recovery system, control method, device, equipment and storage medium
RU223859U1 (en) * 2023-11-21 2024-03-05 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волжский государственный университет водного транспорта" Device for direct conversion of thermal energy of exhaust gases into electrical energy of marine diesel engines

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2015353C1 (en) Method of operation of steam-gas-turbine power plant
KR101793460B1 (en) Internal combustion engine
EP0636779A1 (en) Thermal power engine and its operating method
RU2516068C2 (en) Gas turbine plant, heat recovery steam generator and method to operate heat recovery steam generator
CN103089439B (en) Boulez pauses-steam Rankine-organic Rankine combined cycle cogeneration device
JP6195299B2 (en) Waste heat recovery system, ship and waste heat recovery method
CN108167028B (en) Garbage incineration power generation system
KR20100047813A (en) Power production process with gas turbine from solid fuel and waste heat ad the equipment for the performing of this process
CN103174519A (en) Method for operating a combined cycle power plant
EP3354869B1 (en) Waste heat recovery equipment, internal combustion engine system, ship, and waste heat recovery method
JP3935232B2 (en) Cleaning method for water-steam circuit of combined gas-steam-power plant
RU2730777C1 (en) Auxiliary power plant for diesel generators
CN107923265B (en) Heat engine
RU101090U1 (en) ENERGY BUILDING STEAM-GAS INSTALLATION (OPTIONS)
CN104564195A (en) Comprehensive waste heat utilization system of internal combustion engine
WO2017127010A1 (en) A heat recovery system and a method using a heat recovery system to convert heat into electrical energy
CN104594964A (en) Novel single-shaft natural gas combined cycle heat supply unit system
RU2561780C2 (en) Combined-cycle plant
CN103147806B (en) Steam Rankine-organic Rankine combined cycle power generation device
RU2359135C2 (en) Gas-vapour turbine plant
US20230332560A1 (en) Diesel-steam power plant
RU2745182C1 (en) Liquefied natural gas combined cycle plant
RU2787627C1 (en) Method for operation of a combined gas and steam unit of a power plant
Ganassin et al. Small scale solid biomass fuelled ORC plants for combined heat and power
JP6552588B2 (en) Heat recovery power generation facility from combustion exhaust gas and control method thereof